Question

6．閱讀短文，回答問題
空調(diào)熱水器，又名空氣能熱泵熱水器．其工作原理示意圖如圖所示．工作過程中空調(diào)熱水器通過一種工作媒質(zhì)在蒸發(fā)器里迅速變成氣態(tài)，在經(jīng)過壓縮機(jī)（消耗少量電能）將其壓縮成高溫高壓的氣體，然后在冷凝器中重新變成液態(tài)，達(dá)到給水加熱的目的．空調(diào)熱水器具有高效節(jié)能的特點(diǎn)，產(chǎn)生相同的熱水量，比傳統(tǒng)的電熱水器和燃?xì)鉄崴�器的能量更高．“熱水產(chǎn)出率”和“能效比”是衡量空調(diào)熱水器性能的兩個(gè)重要指標(biāo)．熱水產(chǎn)出率是指該熱水器當(dāng)進(jìn)水溫度為20℃，出水溫度為50℃時(shí)，每小時(shí)可出熱水的體積數(shù)，能效比是指加熱過程中水吸收的熱量與消耗電能的比值．下表為兩種型號(hào)“空調(diào)熱水器”在進(jìn)水溫度20℃時(shí)測(cè)定的部分參數(shù)．

型號(hào)	A	B
出水溫度（℃）	50
額定功率（kW）	1	2
額定電壓（V）	220
熱水產(chǎn)出率（L/h）	100
環(huán)境溫度范圍（℃）	-10～50

（1）空氣能屬于可再生 （選填“可再生”或“不可再生”）能源，空調(diào)熱水器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量小于（大于/等于/小于）它所消耗的電能．
（2）下列關(guān)于空調(diào)熱水器的判斷中，正確的是B
A．工作媒質(zhì)在冷凝器中不斷吸熱
B．空調(diào)熱水器消耗的電能越少，其能效比越高
C．由于電流的熱效應(yīng)，熱水吸收的熱量一部分來自于電流產(chǎn)生的熱量
D．壓縮機(jī)通過做功的方式增加了工作媒質(zhì)的內(nèi)能
（3）A型熱水器正常加熱過程中，每小時(shí)流經(jīng)冷凝器中的水吸收的熱量為1.26×10⁷J，其能效比為3.5．
（4）若B型熱水器的能效比為4.2，則它的熱水產(chǎn)出率為240L/h．
（5）圖2所示的電磁繼電器電路是空調(diào)熱水器的溫控系統(tǒng)原理圖．當(dāng)停止用水且冷凝器中的水溫達(dá)到50℃時(shí)，水中的熱敏電阻R_T的阻值將變�。ㄟx填“大”或“小”），從而使電磁鐵的N極將銜鐵吸下，立即切斷壓縮機(jī)工作電路．請(qǐng)你根據(jù)以上工作原理，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖2中的電路連接完整．

Answer 1

分析 （1）在短時(shí)間內(nèi)能自動(dòng)恢復(fù)的能源叫做可再生能源；由資料分析確定吸收能與放出熱量的關(guān)系；
（2）根據(jù)空調(diào)熱水器的原理分析解答；
（3）利用物質(zhì)吸熱公式求出水吸收的熱量；根據(jù)能效比定義求解；
（4）根據(jù)能效比的定義表示出水吸收熱量和消耗電能之間的關(guān)系即可求出實(shí)際熱水產(chǎn)率；
（5）根據(jù)其工作原理分析熱敏電阻變化；并畫出電路連接．

解答 解：（1）因?yàn)榭諝庠诙虝r(shí)間內(nèi)可以自動(dòng)恢復(fù)，所以空氣能屬于可再生能源．根據(jù)其原理可知，工作過程中需要補(bǔ)充部分電能，故加熱時(shí)，工作媒質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收的空氣能小于在冷凝器中放出的熱量．
（2）工作媒質(zhì)在冷凝器中由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，發(fā)生了液化，故A錯(cuò)誤；
壓縮機(jī)在工作過程中利用做功方式改變了工作媒質(zhì)的內(nèi)能，故B正確；
工作媒質(zhì)在蒸發(fā)器中發(fā)生物態(tài)變化時(shí)不斷吸熱的，故C錯(cuò)誤；
根據(jù)能效比定義可知，由于水吸收熱量不確定，故其能效比沒法確定，故D錯(cuò)誤．
（3）水吸收的熱量為：Q=cm△t=4.2×10³J/（kg•℃）×1.0×10³kg/m³×0.1m³×（50℃-20℃）=1.26×10⁷J
W=Pt=1×10³W×3600s=3.6×10⁶J，
熱水器的能效比：
η=$\frac{Q}{W}$=$\frac{1.26×1{0}^{7}J}{3.6×1{0}^{6}J}$=3.5；
因?yàn)槟芰坎粫?huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，但是在能的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中能的總量保持不變．由此可知空調(diào)熱水器是遵循能量守恒定律；
（4）根據(jù)能效比可知，B型熱水器的能效比為：η′=$\frac{Q′}{W′}$
可得：
Q′=η′W′即c_水m_水（t₂-t₁）=c_水ρ_水V′（t₂-t₁）=η′P₂t，
B型熱水器工作1h提供的熱水體積為：V′=$\frac{η′{P}_{2}t}{{c}_{水}{ρ}_{水}（{t}_{2}-{t}_{1}）}$=$\frac{4.2×2000W×3600s}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×（50℃-20℃）}$=0.24m³=240L；
（5）由題意可知當(dāng)停止用水且冷凝器中的水溫達(dá)到50℃時(shí)，水中的熱敏電阻R_T的阻值將變小，從而使電磁鐵的N極將銜鐵吸下，立即切斷壓縮機(jī)工作電路；
電路連接如圖：

故答案為：（1）可再生；小于；
（2）B；
（3）1.26×10⁷；3.5；
（4）240；
（5）小；電路如上圖．

點(diǎn)評(píng) 此題為一道綜合題，考查了能源的分類、熱量的計(jì)算、能效比的計(jì)算等知識(shí)，要注意結(jié)合題意解答．